申请日2010.12.02
公开(公告)日2012.06.06
IPC分类号C12N1/20; C02F9/14
摘要
本发明涉及一种液体微生物活性剂和利用该活性剂的有机废水处理装置，该液体微生物活性剂能够形成对污水或屎尿、来自食品工厂的排水及其他有机废水进行净化处理的多种强力的微生物群。
权利要求书
1.一种有机废水处理方法，该方法使用的装置包括废水曝气槽和污 泥分离装置，所述废水曝气槽采用有用微生物和液体微生物活性剂对含 有机物的有机废水进行净化处理，所述液体微生物活性剂能够将活化所 述有用微生物的无机成分溶解在酸溶剂中使微生物易于吸收，所述污泥 分离装置能够从经过曝气槽处理的排水中分离出污泥并将污泥循环到曝 气槽内。
2.如权利要求1所述的有机废水处理方法，其中，所述有用微生物 是在现有的活性污泥的基础上混合芽孢杆菌属细菌和光合成细菌而形成 的混合物。
3.如权利要求1或2所述的有机废水处理方法，其中，所述微生物 活性剂是将含硅溶质溶解在酸溶剂中进行离子化后添加凝胶化抑制剂而 形成的液体微生物活性剂，所述含硅溶质是将含硅物质和碱性物质混合 并在含硅物质的热熔点以下温度进行热处理而得到的。
4.如权利要求3所述的有机废水处理方法，其中，所述碱性物质是 由碳酸钙构成。
5.如权利要求3所述的有机废水处理方法，其中，所述碱性物质是 由含碳酸钙的石灰石构成。
6.如权利要求3-5任一所述的有机废水处理方法，其中，所述含硅 物质含有镁或镁化合物。
7.如权利要求3-6任一所述的有机废水处理方法，其中，所述含硅 溶质是选自水泥、水泥的中间产物、高炉炉渣和煤焚烧灰中的一种或两 种以上的物质。
8.如权利要求3-7任一所述的有机废水处理方法，其中，所述酸溶 剂是稀盐酸。
9.如权利要求3-8任一所述的有机废水处理方法，其中，所述凝胶 化抑制剂是含有选自乙酸、乙酸铵和氯化铵中的一种或两种以上的物质。
10.如权利要求1-9任一所述的有机废水处理方法，其中，所述污泥 分离装置中上下蜿蜒地设置有从废水曝气槽排出处理水的排水通路，在 所述排水通路的向上流路部形成狭窄部，在所述排水通路的下侧折返部 设置有排出污泥的污泥排出装置。
说明书
采用微生物活性剂的有机废水处理方法
技术领域
本发明涉及液体微生物活性剂及使用该活性剂的有机废水处理装 置，该液体微生物活性剂能够形成对污水、屎尿及来自食品工厂的排水 以及其他有机排水进行净化处理的多种强力微生物群。
背景技术
以往在对污水或屎尿及其他有机废水进行净化处理的微生物处理槽 中，有机排水处理装置主要利用两种优势种细菌对有机废水进行净化处 理，该两种优势种细菌是沉淀槽厌氧发酵分解和曝气槽好氧发酵分解的 两种细菌。
在常规运行状态下，为了保持最终排水的净化度即BOD为一定水平 以下，必需移除一部分细菌(活性污泥)使曝气槽内的MLSS浓度不致 变得过高。
本发明提供一种形成细菌或浮游生物之间的食物链体系的手段及利 用该手段的有机废水处理方法，该手段使存在于需要处理的有机废水中 的细菌的种类多样化，使其能够分解几乎全部有机化学物质(BOD)， 同时不需要移除因特定细菌过度繁殖而生成的活性污泥。
现有的利用微生物处理的污水处理方法，具有大型净化处理槽，在 通过微生物进行有机物或铵等的分解后，在固液分离槽中分离为固形物 和处理水，进而在凝集处理装置中对处理水进行凝集处理等高度处理， 但目前的状况是人们正在煞费苦心地研究如何对大量排出的污泥进行处 理。例如，专利文献1中建议将其制成肥料，但是目前并不需要如此大 的排出量。
并且，在以往的微生物有机废水处理装置中，如果在固液分离槽中 采用膜分离方式，则存在如下问题：因排水中所含的微细固形分(SS) 而导致膜的网眼堵塞，故必需经常对膜进行清洗或交换，因此十分烦琐 且导致成本提高。另一方面，在重力沉降方式的固液分离槽中，存在因 固液分离需要时间，所以排水处理时间变长，装置本身变大的问题。
为了改善上述状况，提出了一种通过将特定的细菌作为优先种在废 水处理槽中进行培养而进行废水处理的方法。例如专利文献2中记载了， 将对有机废水的分解效果高的芽孢杆菌属细菌在培养槽中通过添加粉末 状的硅酸镁进行繁殖以后，送到曝气槽内，由此净化废水。
另外，在专利文献3中记载了用还可分解有机色素的光合成细菌进 行废水处理，并指出在培养槽中使光合成细菌增殖后，在曝气槽中对畜 产废水之类的高浓度BOD废水进行处理。
但是，专利文献2中的芽孢杆菌属细菌或专利文献3中的光合成细 菌的效果均存在如下情况：当在培养槽中细菌保持优势的期间内细菌进 行繁殖，但当这些菌被导入曝气槽中，仅用废水的成分创造出上述那样 作为优势种生长残留的条件是相当困难的。因此必需大量培养上述微生 物将其投入曝气槽中，另外存在投入后随着运转的继续，净化效果渐渐 减退的问题。专利文献2中指出：通过在促进芽孢杆菌属细菌的增殖的 含硅粉末培养材料中加入添加了铁成分等无机物的微生物营养成分，由 此保持芽孢杆菌属细菌能够增殖的环境，但由于是粉末的培养材料，要 达到粉末在处理废水中效率好地分散、被微生物捕食，需要投入大量的 培养材料且需要好多天的时间。
因此，促进多余的培养材料和特定微生物的繁殖，必需移除污泥， 目前的活性污泥法的问题点、即污泥处理没怎么得到改善。
专利文献1：特开2004-33897号公报
专利文献2：特开2005-295887号公报
专利文献3：特开2000-126792号公报
发明内容
本发明中，通过将还含硅的微生物的增殖所必要的成分溶解在酸溶 剂中，能够使有用微生物的活性剂能够在进行废水处理的废水曝气槽内 迅速地分散，并且因该必要成分被离子化，所以能够迅速地被微生物吸 收，有用微生物在废水曝气槽中充分增殖，为了成为优势种的一部分而 需要的天数大幅缩短。
另外，为了分解净化有机废水且不需要排除因特定细菌的过渡繁殖 产生的污泥，本发明提供一种液体微生物活性剂，该液体微生物活性剂 可以容易地进行成分调整即通过使活性污泥群中的微生物群(细菌·浮 游生物)多样化使微生物之间形成食物链体系，而且该成分被离子化从 而在微生物体内容易被吸收，同时本发明还提供一种在该食物链系中强 力净化分解有机废水的方法。
通过利用本发明的液体微生物活性剂，即使在已有的有机废水处理 装置中，不需要将排出污泥大幅度削减或者全部排出，也可以达到与已 有设备同等或更好的净化效果。
在污水等的有机废水处理中，一直以来广泛使用活性污泥法。
首先在沉淀槽中使废水沉淀，若将沉淀物直接以此状态放置在沉淀 槽底部，那么厌氧性细菌自然地成为优势种，分解蛋白质或油脂分中所 含的氮、硫或磷化合物成分，分别分解为氨或硝酸盐、硫化氢、磷酸盐。 另外，沉淀槽的上部废液被送到废水曝气槽后，对残留的碳水化合物或 其他有机物质进行分解的好氧性微生物、即活性污泥成为优势种，对有 机废水进行净化分解直到以活性污泥的浓度为标准的程度。然而，由于 在常规的运转条件和废水成分的基础上，成为优势种的微生物群·活性 污泥将废水中的有机成分分解为二氧化碳和水，并作为养分吸入自身的 体内进行增殖，所以必需从废水处理系统中将活性污泥的一部分定期地 移除。该移除的活性污泥的含水率高，若放置则释放恶臭，因此必需进 行干燥处理或烧成处理，由于这种处理麻烦且昂贵，所以一直以来都成 为问题。
为了解决上述课题，本发明提供一种有机废水处理方法，该方法通 过给与能使多种微生物繁殖的微生物活性剂，将有机废水中的多种有机 物质分解、净化废水，同时在多种微生物群中培养食物链中吃掉微生物 的浮游生物用于避免发生因特定的微生物过渡繁殖而必需移除污泥的情 形。
本来，自然界中几乎全部的微生物或多或少以某种形式、按某种比 例存在着。根据其存在环境的温度、pH、养分、氧量，决定哪种微生物 成为优势种、或以一定比例存在。
一般情况下，在污水中，细胞组织最小的细菌·细菌(bacteria)、 为单细胞的原生动物啊米巴(Ameba)、鞭毛虫、线毛虫、吸管虫、为 多细胞的提供甲壳的小型后生动物类的海绵动物、以及植物类的藻类等 为主要的微生物，细菌类的芽孢杆菌属细菌(Bacillus Cohn)或光合成 细菌也以少数存在。在仅有污水废水的生存环境中，芽孢杆菌属细菌或 光合成细菌不能以优势种存在。
上述称为活性污泥的微生物群与小型芽孢杆菌属的微生物相比，对 有机物的分解能力弱，相比将有机物分解为二氧化碳和水更多时候会作 为自身繁殖的营养剂使用，因此虽然废水相应地被净化，但在微生物的 增殖中过剩地形成污泥，被排出。
为了解决上述问题，首先除现有的称为活性污泥的微生物群之外， 还要增加对有机物质的分解力更强的芽孢杆菌属细菌或光合成细菌的比 例，并且必需以一定比例培养动物性浮游生物，该动物性浮游生物能够 将与分解有机物相比自己繁殖的比例更大的微生物作为食物吃掉。为使 该追加的微生物群成为优先种，将必须的营养成分以离子化的状态供给 到净化槽中，由此与曝气风量、pH、温度等环境一起进行调整，这样就 可以实现净化分解能力大、且剩余的活性污泥完全不排出或几乎不排出 的有机废水处理。
例如，已知芽孢杆菌族的细菌对含油脂的多种有机物的分解净化能 力强。(参见专利文献1)
另外，也指出了在培养芽孢杆菌属细菌时，二氧化硅或镁离子的存 在对于芽孢的形成是有效的。正如公众所认为的大量含有二氧化硅和钙 的硅藻土是由古代海底的藻或浮游生物等微生物死后堆积而成物质形成 的那样，微生物的膜等中必需一定的无机成分也是被公众所熟知的。
另外，在光合成细菌中，作为对有机化合物具有强分解能力的微生 物还已知有红色细菌。其中有吸收硫进行培养的红色细菌，如果废水中 含有动物蛋白质类的食品类残渣·有机物，则红色细菌在某种程度上也 会自然繁殖，但通常情况下在污水或碳水化合物类有机物为主要成分的 废水中，则几乎不能生长。
另外，除了对废水中的有机物分解能力强的微生物以外，为了避免 发生因特定的微生物过渡繁殖而必需排除活性污泥的情况，也需要在微 生物体系中位于食物链的顶端的如后生动物或动物性浮游生物之类的微 生物。这类的动物性浮游生物通常为多细胞形态具有由钙或硅构成的甲 壳。因此，为使后生动物增殖，硅或钙之类的无机营养素也是必要的。
本发明提供一种强力地净化有机废水的方法以及其微生物活性剂， 该方法主要为将无机成分以微生物体内容易吸收的离子化液体的形态进 行供给，由此在废水曝气槽内使该有用微生物群成为优先种的一部分从 而强力地净化有机废水，所述无机成分是为了使对有机成分物质具有较 强的分解能力的微生物群繁殖而必须的主要成分，但在废水中的成分中 不充足。
另外，本发明的有用微生物活性剂是将微生物繁殖所必须的无机物 溶解在酸溶剂中而成的微生物体内容易吸收的物质，另外通过将含这类 无机成分的矿物·化合物在化合物的熔点以下的温度下进行热处理，将 化合物改质为粉末状，使其易溶解在酸溶剂中。
另外，本发明的有用微生物活性剂中，所述无机物是以石灰石、粘 土、沸石等主要含有硅化合物和钙化合物、还含有少量镁化合物的物质 作为原料制作的。另外，为了制作尽量多地含有无机成分的液体的微生 物活性剂，为了使这类无机物容易溶解在酸中，优选在其热熔点以下的 温度(800-1200℃的范围)进行热处理。通过进行热处理，含有结晶水 或以碳酸化合物形式存在的无机物释放结晶水或二氧化碳，由此成为粉 末状，变为容易溶解在酸溶剂中的物质。
该热处理如果在含硅及钙的物质的热熔点以上温度进行，则成为玻 璃状，溶解性降低，因此优选在含硅和钙的物质的热熔点以下温度进行。
为了节省该热处理的工序，也可以选择经过与热处理等同的操作得 到的水泥、水泥的中间产物、高炉炉渣和煤焚烧灰中的一种或两种以上 的物质。
对于原料，除了将矿石类的无机化合物热处理进行使用以外，还可 以使硅、钙、铁、镁以及它们各自的无机化合物例如水玻璃(硅酸钠)、 生石灰(氧化钙)、氯化亚铁、硫酸镁等市售的粉末或液体状的物质溶 解在酸溶剂中。如果是含有有用微生物增殖所必要的无机成分的化合物， 则可以使其容易地溶解于酸溶剂中，成为可以大幅度地调整成分的、液 状的、离子化的无机微生物活性剂。
另外，本发明的有用微生物活性剂中，上述酸溶剂是选自硫酸、盐 酸或硝酸中的一种，特别指出的是，盐酸对钙的溶解性高，中和时变成 氯化钙(CaCl2)，可以生成安全无毒的微生物活性剂，是有利的。
另外，本发明的有用微生物活性剂中，上述酸溶剂是含有选自乙酸、 乙酸铵、氯化铵中的一种或两种以上凝胶抑制剂的物质。
另外，乙酸等有机酸是红色细菌的绝好的基质，因此，可以进一步 活性化红色细菌等有用微生物。
本发明的有机排水处理方法采用一种有机排水处理装置，该有机排 水处理装置具有利用有用微生物及微生物活性剂来净化有机废水的废水 曝气槽，且该有机排水处理装置由用厌氧性微生物进行处理的污泥沉淀 槽和用好氧性微生物进行处理的废水曝气槽构成。为即使不用厌氧性微 生物处理、仅用好氧性微生物也可处理的废水成分时，可以省略污泥沉 淀槽，或在曝气槽的下部设置污泥沉淀槽，通过从该沉淀槽的上部吹入 空气，由此可以使废水净化装置小型化。
经过曝气槽处理的排水，形成有用微生物溶入的离子化状态或微细 粒子的有机成分作为养分吸收消化的状态，因此，仅通过各种滤膜如UF 膜、平膜、空丝膜直接过滤除去为固体分的微生物群·活性污泥，即可 得到充分净化的处理水。为了进一步提高净化度，也可以将微量溶解的 有机化合物用凝结剂使其絮凝后进行过滤。
进而还可以增设如下装置，其结构为：上下蜿蜒设置将来自废水曝 气槽的处理水排出的排水通路，且使上述排水通路的向上流路部形成狭 窄部，通过上述结构，向上流过排水通路的处理水在流过狭窄部时，处 理水中所含的污泥在狭窄部前滞留而沉淀，主要仅使水通过狭窄部，从 而使处理水每通过狭窄部时可以分离污泥，能够将经废水曝气槽净化处 理未除去的污泥简易并迅速地分离。根据固液分离程度或流量，可以改 变狭窄部面积的收紧程度，或者与排水流向并列或垂直地设置多个固液 分离装置，通过设置该固液分离装置，可以将沉淀槽或过滤装置省略或 将其大幅度地小型化。
另外，采用本发明的有机排水处理方法处理的来自曝气槽的排水， 利用有用微生物的净化分解度提高，从而微细固体粒子的成分几乎消失 或絮凝到微生物群·活性污泥中。其结果，曝气槽下游的过滤膜几乎不 会被堵塞，进行简单的反洗循环，即可大幅度减少过滤膜的保守交换。
曝气槽下游的沉淀槽或过滤膜或者上述固液分离装置中分离过滤的 固体分的活性污泥，通过再次循环回到曝气槽或前段的沉淀槽中，可以 作为有用微生物的养分或作为必需无机物使用，可以不用排除活性污泥 即可维持体系整体稳定的连续运转。
根据处理的废水的成分，因运转条件或微生物的活性剂的投入量等 的不合适，可能产生经废水曝气槽净化处理未除去的残留污泥，但该量 与传统的活性污泥法比较非常少，可以大幅度减少污泥的运输或处理费 用。